KR101347555B1 - 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성아이빔 교량에서의 연속지점부의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성I빔 교량에서의 연속지점부의 시공방법은 합성I빔을 지상에서 각 경간별로 각각 독립적으로 제작하여 각 경간의 교대, 교각 위에 단순보 상태로 거치한 후 각 교각 위의 지점마다에서 인접하여 마주하는 양쪽 경간 합성I빔의 양 끝단을 완전하게 결합 연결하여 교량전체가 종방향으로 완전한 연속구조계가 되도록 하여, 일차적으로는 지간중앙부에서 발생되는 최대 정모멘트를 현저하게 감소시켜서 합성I빔의 단면과 형고를 줄이거나 적용지간의 연장을 한층 더 길게 할 수 있을 뿐만 아니라, 각 지점부에서는 하나의 교좌장치로서 연속 된 두개의 합성I빔을 지지하게 됨으로 사용되는 교좌장치가 절반으로 감소되며 그에 따라 각 교각의 상면 폭을 상당히 줄일 수 있고 또한 교량슬래브의 각 지점마다에는 별도의 교량신축이음장치가 필요하지 않게 되며, 연속지점부에서 합성I빔에 간단하게 별도의 긴장재 배치 및 긴장 작업을 하여 연속화시킬 수 있으므로, 연속지점부의 현장 작업성이 향상되는 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성I빔 교량에서의 연속지점부의 시공방법이 제공된다.

Description

복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성아이빔 교량에서의 연속지점부의 시공방법{Method for continuous supporting structure of Corrugated steel plate web-PSC composite beam}

본 발명은 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성I빔 교량에서의 연속지점부의 시공방법에 관한 것으로서, 합성I빔을 지상에서 각 경간별로 각각 독립적으로 제작하여 각 경간의 교대, 교각 위에 단순보 상태로 거치한 후 각 교각 위의 지점마다에서 인접하여 마주하는 양쪽 경간 합성I빔의 양 끝단을 완전하게 결합 연결하여 교량 전체가 종방향으로 완전한 연속구조계가 되도록 하는 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성I빔 교량에서의 연속지점부의 시공방법에 관한 것이다.

교량에서 사용되는 복부 파형강판 피에스씨(Prestressed concrete;PSC) 합성구조는 복부부재를 경량의 파형강판으로 치환하여 교량의 상부구조체인 주형의 자중을 20~30%정도 감소시키는 구조로서 휨모멘트는 상, 하부의 콘크리트(플랜지)가 저항하고 전단력은 복부의 파형강판이 저항하도록 한 것이다.

이 구조는 주형의 자중에 의한 사하중의 감소로 인하여 상부 주형 자체에서도 아주 큰 구조적인 효율성이 있을 뿐만 아니라 축력에 저항하지 않고 자유로이 유동하는 파형강판의 특성으로서 콘크리트에 프리스트레스를 효과적으로 도입할 수 있는 아코디언 효과가 있다.

또한 복부가 얇은 강판임에도 불구하고 파형의 형상을 하고 있어서 별도의 보강재들을 취부하지 않고도 충분한 전단좌굴 내력을 확보할 수 있는 이점이 있으며 더욱이 상부 주형의 자중감소로 인하여 교량 하부구조의 단면과 규모 또한 상당히 감소시킬 수가 있다.

또한 가장 폼이 많이 소요되는 복부철근 및 콘크리트 작업의 생략으로 현장 작업성이 향상되며 이에 따라 공기 단축 및 공사비 절감이 가능하다는 장점을 가진다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제0458046호 (특허문헌 1)가 있다. 상기 배경기술에서는 도 5에서와 같이, 교각의 상부면에 단순 거치된 프리스트레스 콘크리트 거더에 의해 상판슬래브가 지지되되, 이 거더와 거더 사이의 각단부가 상호 중첩가능하게 연결되고, 위 거더와 거더 사이의 연결 단부가 다수의 수평 및 수직 연결부재에 의해 체결되어지며, 상기 거더는 각 단부에 타측 거더의 단부와 상호 중첩되게 맞물려지도록 상호 대응되는 단차부를 구비하는 합성형 거더교에 있어서, 상기 각 거더의 단부에는 단차부로부터 후방측으로 연장되는 보강부를 더 구비하고, 이 보강부에 수평 및 수직방향으로 다수의 수평 및 수직 관통공이 형성되며, 이 수평 및 수직 관통공에 다수의 수평 및 수직 연결부재가 삽입되어 체결되는 것을 특징으로 하는 합성형 거더교의 중간지점부 연속화 구조를 제안한다.

그러나 상기 배경기술은 거더의 단부를 변형시켜야 하기 때문에 일반적인 거더의 형태에 적용하기 어려운 문제점이 있었다.

특허등록 제0561510호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 합성I빔을 지상에서 각 경간별로 각각 독립적으로 제작하여 각 경간의 교대, 교각 위에 단순보 상태로 거치한 후 각 교각 위의 지점마다에서 인접하여 마주하는 양쪽 경간 합성I빔의 양 끝단을 완전하게 결합 연결하여 교량 전체가 종방향으로 완전한 연속구조계가 되도록 하는 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성I빔 교량에서의 연속지점부의 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 복부 파형강판 콘크리트 합성I빔 교량의 연속지점부 시공방법에 있어서, (a) 단부면에 돌출되어 노출된 지점전단연결부가 형성되고, 상부 콘크리트 플랜지의 단부에서 중앙부로 갈수록 높이가 증가하며 내부에 쉬스가 매설된 지점확장블럭을 형성한 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성I빔을 제작하는 단계; (b) 제작된 각각의 합성I빔을 각 경간마다 반복적으로 교대, 교위 위에 거치하는 단계: (c) 각 교각 위의 지점마다에서 인접하여 마주하는 양쪽 경간의 지점전단연결부를 상호 연결 결합하여 복부 파형강판이 단절 없이 연속되도록 하는 단계; (d) 교좌장치의 직상면에서 상기 각 합성I빔들의 양끝 지점전단연결부들을 횡방향으로 하나의 일체가 되도록 결합시키는 횡방향 콘크리트를 타설, 양생하여 지점가로보를 형성하는 단계; (e) 상부 콘크리트 플랜지의 지점확장블록과 지점가로보를 일괄로 관통하여 상부 긴장재를 삽입하고 인장, 정착하는 단계;로 이루어지는 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성I빔 교량에서의 연속지점부의 시공방법이 제공된다.

본 발명에 따른 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성I빔 교량에서의 연속지점부의 시공방법은 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성I빔 교량의 전체가 종방향으로 완전한 연속구조계가 되도록 함으로써, 종래의 단순보 상태가 반복되는 형태의 구조에 비하여 일차적으로는 지간중앙부에서 발생되는 최대 정모멘트를 현저하게 감소시켜서 합성I빔의 단면과 형고를 줄이거나 적용지간의 연장을 한층 더 길게 할 수 있다.

또한 각 지점부에서는 하나의 교좌장치로서 연속된 두 개의 합성I빔을 지지하게 됨으로써 사용되는 교좌장치가 절반으로 감소되며 그에 따라 각 교각의 상면 폭을 상당히 줄일 수 있다.

또한 교량슬래브의 각 지점마다에는 별도의 교량신축이음장치가 필요하지 않게 되며, 연속지점부에서 합성I빔에 간단하게 별도의 긴장재 배치 및 긴장 작업을 하여 연속화시킬 수 있으므로, 연속지점부의 현장 작업성이 향상되는 매우 유용한 효과가 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성I빔 교량의 연속지점부 구조를 나타낸 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성I빔 교량의 연속지점부의 시공과정을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성I빔 교량의 연속지점부 시공방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성I빔의 형상을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 복부 파형강판 프리스트레스콘크리트 합성I빔의 연속지점부 시공순서를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 6은 종래의 교량용 합성I빔 사이의 연속화 구조의 연결상태를 도시한 분리 사시도이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

이하 바람직한 실시 예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성I빔 교량의 연속지점부 구조를 나타낸 측면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성I빔 교량의 연속지점부의 시공과정을 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성I빔(G1)(G2) 교량의 연속 지점의 구조는 각 교각(P) 위의 지점에 해당하는 상기 합성I빔(G1)(G2)의 끝단부에는 콘크리트 밖으로 복부 파형강판(11)이 튀어나와 돌출된 지점전단연결부(101)가 형성됨과 함께 끝단 근처의 상부 콘크리트 플랜지(12)는 끝단에서 중앙으로 소정의 길이 만큼에 한정하여 중앙으로 갈수록 상부 콘크리트 플랜지(12)의 하면 아래쪽으로 점점 더 두꺼워지도록 돌출되고 그 내부에 상부 쉬스관이 매립된 상부 콘크리트 플랜지(12)의 지점확장블록(121)이 형성된 상기의 합성I빔(G1)(G2)들을 교각(P)위에 거치하여 교각(P)위의 지점에서 인접하는 양쪽경간의 상기 합성I빔(G1)(G2) 끝단부에서 콘크리트 밖으로 돌출되어 서로 마주하는 복부 파형강판(11)의 양쪽 지점전단연부(101)를 상호 연결 결합하여 각 지점마다에서도 복부 파형강판(11)이 단절 없이 연속되도록 하게 된다

도 2의 사시도에서는 표현되지 않고 도 1과 도 5에서 간단히 표현된 바와 같이 각 교각(P) 위의 지점마다에서 횡방향으로 다수 개가 배열된 상기 각 합성I빔(G1)(G2)들의 양끝단 지점전단연부들을 횡방향으로 모두 하나의 일체가 되도록 결합시키고자 교좌장치의 직상면에서 횡방향의 지점가로보(14)의 콘크리트를 타설, 양생하게 되며 이때 상기에서와 같이 상호 연결 결합된 복부 파형강판(11)의 지점전단연결부(101)는 모두 지점가로보(14) 속에 매립되어 지며 이때 지상에서 미리 제작되어진 합성I빔(G1)(G2) 상태에서 각각 분리되어 단절된 상, 하부 콘크리트 플랜지(12)(13)의 양끝단도 마찬가지로 지점가로보(14)와 모두 하나의 일체로 결합되어 각 지점마다에서 복부 파형강판(11)과 상, 하부 콘크리트 플랜지(12)(13)가 모두 연속된 하나의 결합체로 형성되어 진다

도 1과 도 5에서와 같이 상기와 같은 과정을 거쳐 각 교각(P) 위의 지점마다에서 지점가로보(14)에 의하여 복부 파형강판(11)과 상, 하부 콘크리트 플랜지(12)(13)가 모두 연속된 하나의 결합체로 형성되면 각 합성I빔(G1)(G2)의 연결부인 끝단부 근처에 구비된 상부 콘크리트 플랜지(12)의 지점확장블록(121)에 미리 매립된 쉬스관 속에 상부 긴장재(122)를 삽입하고 인장, 정착하여 지점부의 부모멘트에 저항하도록 하는 프리스트레스를 지점부의 상부 콘크리트 플랜지(12)에 도입하여 상기 합성I빔(G1)(G2)의 교량 전체가 종방향으로 완전한 연속구조계가 되도록 하게 되는 것이다.

이때 상부 콘크리트 플랜지(12)의 지점확장블록(121)에 매립된 쉬스관은 지점가로보(14)를 일괄로 관통되도록 하여 상부 긴장재(122)가 상부 콘크리트 플랜지(12)의 지점확장블록(121)과 지점가로보(14) 함께 일괄하여 관통으로 삽입되고 인장, 정착되도록 하게 된다.

아래에서는 본 발명에 따른 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성I빔 교량의 연속지점부 구조의 시공방법을 도 3과 도 5를 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성I빔 교량의 연속지점부 시공방법을 나타낸 흐름도이고, 도 5는 본 발명에 따른 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성I빔의 연속지점부 시공순서를 개략적으로 나타낸 측면도이다.

먼저, 공장에서 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성I빔을 제작한다. 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성I빔는 복부 부재를 경량 파형강판으로 치환한 것으로 휨모멘트는 상하 콘크리트 플랜지가 저항하고 전단력은 파형강판이 저항하도록 한 것이다.

지상에서 상기의 합성I빔(G1)(G2)을 각각 제작하게 되는바 복부 파형강판 콘크리트 합성I빔(G1)(G2)은 복부 부재는 경량의 복부 파형강판(11)으로 구성되고 그 상, 하단에 상, 하부 콘크리트 플랜지(12)(13)가 각각 구성되어있어서 교량의 합성I빔(G1)(G2)에 작용하는 휨모멘트는 상, 하부의 플랜지(12)(13)가 저항하고 전단력은 복부의 파형강판(11)이 저항하도록 한 것으로서. 단면 형상은 도 4의 (a)에서와 같이 교량의 슬래브(15)와 상부 플랜지(12)를 별도로 구성하는 I자형 또는 (b)에서와 같이 교량의 슬래브(15)와 상부 플랜지(12)를 일체화시킨 T자형이 될 수 있다. 이때, 하부 콘크리트 플랜지(13)에는 합성I빔(G1)(G2) 자체의 자중과 슬래브(15)의 사하중에 저항하는 1차 긴장재(132)에 의한 1차 프리스트레스와 교량을 통과하는 차량 및 기타의 하중에 저항하는 2차 긴장재(133)에 의한 2차 프리스트레스가 도입되어질 수 있도록 하게 되고 상기에서 서술한 바와 같이 각 교각(P) 위의 연속구조계로 된 지점의 부모멘트에 저항하도록 하는 상부 긴장재(122)에 의한 프리스트레스를 지점부의 상부 콘크리트 플랜지(12)에 별도로 도입하여 교량 전체가 종방향으로 완전한 연속구조계가 되도록 하게 되는 것이다.

다음으로, 합성I빔을 가설한다. 즉, 도 5의 (a)에서와 같이, 합성I빔(G1)을 가설하고 인접하여 합성I빔(G2)을 가설한 다음 합성I빔(G1)과 합성I빔(G2)을 합성I빔의 단부에서 돌출되어 노출된 지점전단연결부(101)을 연결시켜 강결시킨 후, 도 5의 (b)에서와 같이 합성I빔(G1)과 합성I빔(G2)을 지점확장블럭(121)에 매설된 쉬스의 내부에 상부 긴장재(122)가 합성I빔(G1)(G2)을 서로 연결하도록 배치한다.

도 5의 (c)에서와 같이 지점전단연결부(101)가 매설되고 합성I빔을 횡방향으로 서로 연결하는 지점가로보(14)와 슬래브(15)를 형성하기 위하여 콘크리트를 타설하고 양생한 후 상부 콘크리트 플랜지(12)의 지점확장블록(121)과 지점가로보(14)를 일괄로 관통하여 상부 긴장재(122)를 삽입하고 인장, 정착하는 공정을 반복하여 모든 합성I빔을 연속시키고 교량을 완성하게 된다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

101: 지점전단연결부
111: 단부블럭
121 : 지점확장블럭
122 : 상부 긴장재
131: 브래킷부
132: 1차 긴장재
133: 2차 긴장재
14: 지점가로보
15: 슬래브

Claims (1)

1. 복부 부재는 파형강판(11)으로 구성하고 그 상, 하단에 상, 하부 콘크리트 플랜지(12)(13)가 각각 구성되어 휨모멘트는 상, 하부 콘크리트 플랜지(12)(13)가 저항하고 전단력은 복부의 파형강판(11)이 저항하도록 구성한 복부 파형강판 콘크리트 합성I빔(G1)(G2) 교량의 연속지점부 시공방법에 있어서,
   (a) 단부면에 돌출되어 노출된 지점전단연결부(101)가 형성되고, 상부 콘크리트 플랜지(12)의 단부에서 중앙부로 갈수록 높이가 증가하며 내부에 쉬스가 매설된 지점확장블럭(121)을 형성한 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성I빔(G1)(G2)을 제작하는 단계;
   (b) 제작된 각각의 합성I빔(G1)(G2)을 각 경간마다 반복적으로 교대, 교각(P) 위에 거치하는 단계:
   (c) 각 교각(P) 위의 지점마다에서 인접하여 마주하는 양쪽 경간의 합성I빔(G1)(G2) 끝단부에서 밖으로 돌출되어 서로 마주하는 복부 파형강판(11)의 양쪽 지점전단연결부(101)를 상호 연결 결합하여 복부 파형강판(11)이 단절 없이 연속되도록 하는 단계;
   (d) 교좌장치의 직상면에서 상기 각 합성I빔(G1)(G2)들의 양끝 지점전단연결부들을 횡방향으로 하나의 일체가 되도록 결합시키고 지상에서 미리 제작되어진 합성I빔(G1)(G2) 상태에서 각각 분리되어 단절된 상, 하부 콘크리트 플랜지(12)(13)의 양끝단도 일체로 결합되어 각 지점마다에서 복부 파형강판(11)과 상, 하부 콘크리트 플랜지(12)(13)가 모두 연속된 하나의 결합체가 되도록 슬래브 콘크리트(15)와 동시에 횡방향 콘크리트를 타설·양생하여 지점가로보(14)를 형성하는 단계;
   (e) 상부 콘크리트 플랜지(12)의 지점확장블록(121)과 지점가로보(14)를 일괄로 관통하여 상부 긴장재(122)를 삽입하고 인장, 정착하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 합성I빔 교량에서의 연속지점부의 시공방법.

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